蒋德斌：关于新型电力系统规划和运行的几点思考

来源：中能传媒研究院 时间：2026-05-14 14:32

关于新型电力系统规划和运行的几点思考

蒋德斌

（中国电力企业联合会统计与数智部）

　　截至2025年底，我国风光等新能源装机已近全国总装机容量的一半，年发电量超过2.5万亿千瓦时，接近全年总发电量的四分之一。由于风光等新能源发电资源具有随机性、波动性和间歇性特征，大规模接入电力系统对电力电量平衡带来很大影响。煤电和天然气发电等传统电源在装机中占比下降，电力系统转动惯量降低，电力系统安全稳定水平降低。风光发电单元容量小、数量多，主要依靠电力电子元器件接入电力系统，同时，为将能源基地的风光电力大规模远距离送入负荷中心，大规模建设直流输电系统，以及为增加系统调节能力建设大量电化学储能等设施，都在电力系统中接入大量电力电子元器件。高比例新能源、高比例电力电子元器件使得我国电力系统的特性发生了很大变化，给电力系统电力电量平衡和安全稳定控制运行带来严峻挑战，给电力系统规划和调度运行工作带来了新的课题。

　　一、关于新型电力系统规划和运行面临的主要问题

　　电力系统规划方面，和过去相比，新型电力系统规划在发展目标、核心逻辑、技术特征等方面存在显著差异。过去以同步发电机组为主要支撑，电源集中可控、系统惯量充足，所以规划主要是围绕满足需求增长，以安全可靠、经济高效为目标。安全方面，遵循N—1安全准则，关注网架是否坚强、潮流是否合理，结构是否简单清晰，是否利于保护配合，是否方便运行调整。

　　新型电力系统中风光等新能源占比大幅提升，随着系统容量增大，转动惯量没有相应增加，同时系统中电力电子元器件带来的弱阻尼、阶跃型特征，使系统控制更加复杂困难，产生系统宽频振荡等新型稳定问题。在规划阶段，需要考虑系统具备足够的灵活性资源和调节能力，系统具备较高的安全稳定水平和足够的安全稳定控制手段。需要在考虑用电需求增长的同时，考虑用电需求参与系统平衡与控制调整，逐步构建起源网荷储深度协同的管理机制和运行体系。需要将储能、分布式电源、柔性负荷、微电网等都作为重要规划元素，规划方法也从传统静态分析转向多场景、概率性、时序生产模拟，安全稳定控制更依赖快速调节与智能防御手段。

　　电力系统运行方面，高比例新能源和高比例电力电子给电力系统调度生产运行带来很大的影响，难点主要表现在电力电量平衡和安全稳定控制两个方面。

　　对电力电量平衡而言，在新型电力系统条件下，一是电力供应和需求预测难度大为增加。目前，对于风光等新能源发电预测准确度虽然有很大提高，但是依然有10%~20%的误差；分布式电源的发展也对需求预测准确率带来很大的影响。二是风光可用发电出力随机性强、波动性大，发电能力从最高出力短时间快速下降，甚至到10%以内乃至完全停机，从保障供应和确保安全考虑，系统不得不提前安排充足的备用容量，并对负荷跟踪响应速度提出较高的保障要求。系统中风光比例很高的时候，会带来极大的挑战。目前在电力电量平衡工作中，风光等新能源一般按照可用装机的5%~10%左右参与平衡。三是系统电压控制更加困难。尽管按照接入系统的技术规定要求，风电和光伏均应配置无功补偿设备，但是其波动性对电力系统母线电压的影响仍不容忽视。系统也应根据各地的实际情况，有针对性地配置无功补偿设备，以确保系统特别是末端节点的电压水平与质量。四是电力供应能力和电力需求水平受气候气温变化的影响更加明显。随着市场机制不断完善，电力市场对地缘政治、经济政策特别是各类“黑犀牛”“灰天鹅”等事件的反应更加灵敏，对从事电力系统供需平衡的工作人员跨界跨域能力提出了更高的要求。

　　对安全稳定控制而言，一是新能源的发电特性改变了系统潮流的相对稳定性，系统潮流更加复杂多变，在增加系统潮流控制难度的同时，也增加了继电保护、安全稳定控制装置的配置配合与整定难度。二是巨量电力电子元器件在同一系统中相互作用，可能激发出诸如宽频振荡等新型系统稳定问题。三是需求侧参与系统运行，且数量巨大，特别是需求与供应的直接互动并不必然通过调度运行管理系统，从而增加了调度管理对系统变化及其根源把控的难度，为系统稳定控制带来困难。四是新场景新应用的新特性在短时间内尚未完全体现出来，为电力系统安全稳定控制带来不确定性。五是随着物联网、现代通信、大数据、大模型、云边计算和人工智能等新技术的发展及其在电力生产运行中的应用，对调度管理人员的业务素质和专业水平提出了更高的要求。

　　在当前和今后较长一段时间内，对我国电力供需平衡和电力系统安全稳定运行态势的基本判断是：

　　在电力供需平衡方面，随着新能源发展，电力装机总体足够，但呈现的仍是总体平衡、局部区域局部时段供应紧张的形势。未来较长一段时期内大体也将呈现这样的特征。主要原因包括，系统中火电、核电等可用基础保障容量难以满足高峰负荷需求；风光比重增大，出力波动幅度大、变化速度快，系统高速度、大容量调节能力不足；煤炭、天然气等上游市场要素和气候气象成为影响电力供需平衡的重要因素；需求侧参与市场管理的力度影响电力供需平衡结果；分布式有源配电网的波动性，配电侧大容量充换电设施给地区配网供电带来更大的挑战等等。

　　在安全稳定运行方面，总体上能够维持较高的稳定水平，振荡事故发生的概率相对较高，局部可能发生的停电事故大多由设备故障引起，且主要发生在系统薄弱地区。主要原因包括：我国对电力系统安全稳定一直高度重视，从政府到企业和社会协同一致，不计投入，是保证系统性安全的制度基础；电力系统经过多年快速发展，总体上比较坚强，同时尽管局部地区新能源比例较高，但是从整体上尚在可控范围之内，是保证系统性安全的物质基础；垂直一体的调度运行管理在电力系统安全稳定运行方面卓有成效，是保证系统性安全的体制基础；结合丰富的控制经验，及时和善于利用新技术，很好地改善了电力系统稳定控制水平，既有较高的技术装备又有熟练掌握技术的人才队伍，是保证系统性安全的基础。

　　二、关于新型电力系统规划和运行的建议

　　新型电力系统和传统电力系统相比，风光等新能源以及与之配套的包括电力电子设备、新型储能设施等在系统中占有比例越来越高、其影响越来越突出，从而给系统带来了新的特性，因而需要一些新的思路来保障电力系统平衡和稳定运行。但是作为电力系统，其基本的物理本质并没有发生变化：一是总体上仍以交流系统为主，保障交流系统运行的安全稳定理论与控制手段没有过时；二是在所有的电气节点（回路）上，依旧遵循克希荷夫电流（电压）定律。因此，无论是电力规划还是调度运行，确保电力系统网络结构清晰、层次分明，潮流分布有利于调度控制等基本原则仍应坚持。

　　（一）仍需遵循的一些基本原则

　　除在运行管理上要继续坚持调度垂直管理这一高效体制外，在以下几个方面，也应严格遵循：

　　一是尽量避免在送端联网。我国一次能源资源主要集中在西部和北部区域，都是典型的大送端。在规划阶段，就要坚持尽可能将大送端分开而不是互联，从而降低网络复杂程度，并避免送端系统相互影响而扩大事故。

　　二是尽量避免链式网络结构。长链条结构易发生系统振荡事故，这是经过无数事故教训得出的结论。欧洲电网是典型的链式结构，系统经常发生振荡。我国也存在这样的情况，比如川渝电网和华中、华东电网，还有南方电网东西跨越两千多公里，历史上都曾多次发生系统振荡。

　　三是避免高低压电磁环网运行。严格控制并尽量避免高低压电磁环网运行，形成结构清晰、合理解耦、互为备用的网架结构，以利于规划潮流分布、控制短路电流水平、满足N—1安全准则、简化继电保护配合、有效隔离故障等，保证电力系统安全稳定运行。

　　四是大受端要有足够的有功和无功功率支撑。在大规模跨区域输送电力的背景下，要合理规划受端电网的受入比例，在受端电网规划建设一定比例的本地支撑电源，同时要避免送端容量过于集中、送端线路走廊重叠、受电落点过于集中等情形。

　　五是对于微电网、绿电直联以及分布式汇流升压接入主网等情况，应在与主网联络处加强节点控制与考核。

　　（二）需要改善的运行控制手段

　　结合电力系统特性变化，应及时调整改善传统运行控制手段：

　　一是改善系统运行方式的分析方法。过去在做系统运行方式潮流分析时，通常只考虑丰枯大小四种典型运行方式，在做安全稳定校核时则以可预想的极端情况作为控制边界。按照这种思路，当风光比例较高时，对于极端情况下考虑风光最小出力进行开机安排，这个最小出力一般低于最大出力的10%，甚至更低，因此需要系统安排足够的备用调节容量，难度很大，也不经济。基于对系统的全面感知能力，结合大数据分析和AI等新技术，提高风光负荷预测准确率；科学调度储能设施，通过优化减小新能源发电波动的范围，在保障系统安全可靠的前提下降低系统调节备用。

　　对系统稳定断面极限输电能力控制，按照不同故障类型校核，结果差异颇大。过去按照最严重的故障情况控制输送容量，尽管能够确保安全稳定水平，却也降低了通道的利用率，降低了系统整体的效率。结合大数据、AI等新技术应用，根据不同故障发生的概率、所需要采取措施和可能造成的影响，动态计算实时调整控制水平，能够在确保系统安全稳定的同时，尽可能提高系统输供电能力和系统整体的经济运行水平。

　　二是合理规划储能的总量、结构与布局。将储能作为一种功能设施，从解决新能源消纳的固定思维模式中解耦出来，调整为服务于电力系统总体的安全稳定与经济运行。因此，应从规划阶段就将其作为一个独立的能源类型进行规划。第一，确定储能在全国、全区域和全省的总量需求，及其在各区域、各省和各地区的空间分布。第二，结合各系统的特点，确定储能应配置的类型，长时储能满足10小时以上放电需求，中长时储能满足4~10小时放电需求，短时储能满足4小时以内放电需求，并根据系统需求合理确定各类储能的容量比例。第三，还要考虑从满足系统转动惯量需求的角度，综合确定抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能和电化学储能等各自比例。

　　三是合理调用系统储能设施。从发展历程看，建设抽水蓄能的初衷，是为了解决核电只能以恒定负荷发电而不能灵活参与调峰的问题；发展电化学储能，也是为了降低或消除风光等新能源发电特性的影响，以提高系统的消纳能力。在新型电力系统中，储能不应再被视为辅助设施，而应作为独立的能源设施。其基本功能总结起来有两个方面：一是有效提高电力系统稳定水平；二是参与电力电量平衡实现削峰填谷，以满足系统平衡调节需求。

　　本身带有转动惯量的储能设施如抽水蓄能、压缩空气储能等可以显著提高系统稳定水平，采用构网型技术可以模拟转动惯量，也有助于提高系统安全稳定水平。从稳定控制的角度看，凡是能够提高转动惯量的措施，都应优先考虑。

　　储能有效参与电力电量平衡的关键，是要充分认识储能设施和一般发电设施的统一性。将有调节能力的常规水电拆分，拆分为水库+水力发电设施，其中水库是常规水电的储能部分；同理，火电也可以拆解为储能的煤场（或储能的天然气储罐）+火力发电设施。如果考虑将独立储能设施和一种不可调节的发电设施组合（如风光发电场、径流式水电站等），也可以得到同样的结构。因此，各种电源都具有储能+发电的基本结构，具有明显的统一性。以此为基础，就可以找到一个统一的思路，建立统一的平衡方法，从而降低高比例风光发电给电力电量平衡工作带来的影响。总之，在将来的平衡工作中，结合各种能源设施的统一性特征，努力寻求新的统一的电力电量平衡思路，可以解决好高比例新能源条件下的电力电量平衡问题。 

　　责任编辑：沈馨蕊